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[发明专利]一种基于波分复用的抗光学偏折吸收谱提取方法与系统-CN202211356722.1在审
发明人：徐立军;陆方皞;曹章;张晓倩;吴易恭;李泓瑶 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-11-01 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于波分复用的抗光学偏折吸收谱提取方法与系统。系统包括吸收激光发生模块、参考激光发生模块、光纤耦合器、分束器、干涉仪、光纤准直镜对、波分复用器、光电探测器、数据采集模块与计算机。吸收激光发生模块发出的激光分成两束；一束由干涉仪记录波长，另一束与参考激光发生模块发出的无吸收谱段激光合束后通过光纤准直镜发出；合束激光穿过待测气体后由光纤准直镜收集到波分复用器中进行分束，再分别由两个光电探测器将光强信号转换成电压信号；利用参考激光的强度变化补偿光线偏折效应导致的吸收激光的强度变化，进而实现吸收光谱的准确提取。该发明能够克服光线偏折效应对激光吸收光谱的干扰，在燃烧诊断等动态吸收光谱测试领域有广阔应用前景。
一种基于波分复用光学吸收提取方法系统

[发明专利]一种抑制乘性噪声的激光吸收光谱提取方法与系统-CN202211356807.X在审
发明人：徐立军;陆方皞;曹章;李泓瑶;吴易恭;张晓倩 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-11-01 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种抑制乘性噪声的激光吸收光谱提取方法与系统。系统包括测试激光发生模块、无吸收激光发生模块、光纤耦合器、光纤分束器、干涉仪、光电探测器、数据采集模块、在线补偿模块与计算机。测试激光发生模块产生扫描的激光经分光后一束由干涉仪记录波长，另一束与无吸收激光发生模块产生的正弦调制激光经过光纤耦合器合束后由准直镜发出，穿过待测气体被光电探测器探测，由数据采集模块采集后经在线补偿模块将测试激光与无吸收激光分开，并利用无吸收激光的强度变化补偿光线偏折效应带给测试激光的强度变化，实现准确的吸收光谱提取。该发明结构简单，能够克服光线偏折效应对激光吸收光谱的干扰，在燃烧诊断等动态吸收光谱测试领域有广阔应用前景。
一种抑制噪声激光吸收光谱提取方法系统

[发明专利]一种基于激光气体吸收光谱的温度超帧率测量系统与方法-CN202210164657.6在审
发明人：徐立军;陆方皞;曹章;吴易恭 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于激光气体吸收光谱的温度超帧率的测量系统与方法。系统包括激光发生模块、激光探测模块、干涉仪、光谱数据采集模块与数据分割处理模块。激光发生模块发出合束的双波长调制激光，其同时经过待测区域后，激光探测模块使用分光滤波方法，将同时产生吸收的双波长激光分开后，由光谱数据采集模块进行高速采集数据的存储与分包，实现对双波长调制信号在单个扫描周期内的超帧率光谱数据获取，进而基于超帧率数据的吸收谱峰值点特征进行谱参数拟合，得到在一个扫描周期内的超帧率测温结果。该发明结构简单，可大幅拓展温度测量的响应速度，在燃烧诊断等动态吸收光谱测试领域有广阔应用前景。
一种基于激光气体吸收光谱温度超帧率测量系统方法

[发明专利]一种吸收光谱数据的自适应实时压缩方法与系统-CN202010891915.1有效
发明人：曹章;郑昊轩;徐立军;杨心月;陆方皞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-08-28 - 公布日： 2022-10-25 - 主分类号： H03M7/30 文献下载
摘要：本发明提出一种吸收光谱数据的自适应实时压缩方法与系统。系统包括基于FPGA的激光器控制模块、预处理模块、提升小波变换模块、量化模块、位数处理模块、改进游程编码模块和数据传输模块组成的吸收光谱信号压缩模块。通过控制激光器调制激光的扫描波形函数，进行控制与测量的精准同步，并实现吸收光谱信号的切分预处理，再经提升小波变换和改进游程编码两级处理，结合阈值调整实现压缩率自适应的吸收光谱信号实时压缩。本发明的特点在于可控制扫描波形得到具有已知数据特征的吸收光谱信号，并利用FPGA的并行计算优势进行信号实时处理，降低了光谱数据压缩的硬件实现难度，有高压缩率、低损失率、自适应性和实时性的特点及广阔的应用前景。
一种吸收光谱数据自适应实时压缩方法系统

[发明专利]一种用于电学层析成像的先验滤波迭代解调方法与系统-CN202210516272.1在审
发明人：曹章;徐立军;田雨;陆方皞;李泓瑶 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-05-12 - 公布日： 2022-08-30 - 主分类号： G01R27/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种用于电学层析成像的先验滤波迭代解调方法与系统。系统包括信号激励模块、高速数据采集模块、先验滤波迭代解调模块以及数据上传模块。信号激励模块产生一定频率的正弦信号作为电学层析成像系统的电压激励并将其施加在传感器的激励电极上，通过高速数据采集模块对测量电极的信号进行测量并采样，在片上数据处理单元对采样信号进行先验滤波迭代解调获取感兴趣频率的正弦信号的幅度和相位，并将解调结果通过数据上传模块传输至上位机用于信号后处理以得到被测场域的电学参数分布信息。本发明的特点是使用了先验滤波迭代解调方法对感兴趣频率的正弦信号进行解调，在保证解调精度的同时，实现在一个信号周期内解调，提高了正弦信号解调速度，此方式在电学层析成像参数测量领域具有广阔的应用前景。
一种用于电学层析成像先验滤波解调方法系统

[发明专利]一种波长调制激光吸收光谱线型参数在线提取方法与系统-CN202110916241.0有效
发明人：徐立军;曹章;王晨冉;黄昂;陆方皞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2021-08-10 - 公布日： 2022-08-19 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种波长调制激光吸收光谱线型参数在线提取方法与系统。系统包括基于信号发生器、激光器、光纤、待测气体以及数据采集模块组成的调制光谱光强记录器与基于FPGA的在线神经网络计算模块。根据光强记录器记录的时间光强关系，计算机解调出归一化二次谐波峰值生成神经网络模型的训练集并训练。基于FPGA实现激光幅值信号的采集，输入神经网络模型，实现对调制吸收谱归一化二次谐波峰值的计算。本发明的特点在于利用了FPGA的在线计算优势以进行信号的在线谐波分析，不仅降低了调制吸收谱信号采集的复杂度，也结合神经网络的方法拓宽了波长调制方法对温度、浓度等气体参数的测量范围，具有广阔的应用前景。
一种波长调制激光吸收光谱线型参数在线提取方法系统

[发明专利]一种基于Zernike多项式拟合的二维温度场和浓度场成像方法-CN202210284521.9在审
发明人：曹章;徐立军;高欣;温晋婷;李泓瑶;陆方皞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-03-22 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： G06T11/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于Zernike多项式拟合的二维温度场和浓度场成像方法，主要包括以下步骤：对于多角度激光吸收光谱成像传感器，每个角度等间距布置一定数目探测器，激光器发出的激光穿过待测区域并被光电探测器接收，得到M个激光吸收光谱数据；待测区域被离散为N个网格，用K项Zernike多项式拟合吸收谱线在离散网格内局部积分吸收率分布；利用探测得到的积分吸收率求解得到Zernike多项式拟合系数，结合Zernike多项式矩阵得到吸收谱线的局部积分吸收率分布，利用双线法测量原理，获取待测区域内温度场和浓度场信息。该方法将待求解量从离散网格内的局部积分吸收率转为Zernike多项式系数，减少了未知数数目，有效降低了方程病态性，在燃烧动态监测领域具有重要应用价值。
一种基于 zernike 多项式拟合二维温度场浓度成像方法

[发明专利]一种用于波长调制光谱信号在线递推解调的方法与系统-CN202210164726.3在审
发明人：徐立军;陆方皞;曹章;李泓瑶 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2022-05-27 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种用于波长调制光谱信号在线递推解调的方法与系统。系统主要包括激光器调制模块、可调谐激光器、光谱数据探测采集模块、可配置数字解调器、在线递推解调模块以及核心控制模块。使用激光器调制模块调制可调谐激光器发出可以自适应校准的波长调制激光，经过待测区域产生光谱吸收后，根据调制信号配置数字递推器，并基于FPGA设计在线递推解调方法，获取解调后的吸收光谱信号数据。本发明针对波长调制信号设计了自校准的调制波形，设计了可配置的数字解调器，结合FPGA并行数据处理的优势使用了在线递推解调的方法，实现了波长调制吸收光谱数据的实时在线解调，简单有效的实现了吸收光谱信号的快速高精度求解，具有广阔的应用前景。
一种用于波长调制光谱信号在线解调方法系统

[发明专利]一种波长调制激光气体吸收光谱的参数提取方法与系统-CN202210164791.6在审
发明人：徐立军;陆方皞;曹章;张晓倩 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2022-05-27 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种波长调制激光气体吸收光谱的参数提取方法与系统。系统包括信号发生模块、激光器、干涉仪、光纤分束模块、光纤、信号采集模块、调制光谱波长记录模块与基于FPGA的在线谐波分析模块。根据波长记录模块记录的时间波长关系以及气体吸收函数关系，训练结构为输入为归一化高次谐波峰值点，输出为气体吸收谱参数的神经网络模型，并生成模型参数，再将模型结构与参数值移植到FPGA上，实现谐波信号与吸收参数的在线求解。本发明的特点在于利用了波长调制模型的确定性以及FPGA的在线计算优势，不仅降低了调制吸收谱信号采集的复杂度，也拓宽了波长调制方法对温度、浓度等气体参数的测量范围，具有广阔的应用前景。
一种波长调制激光气体吸收光谱参数提取方法系统

[发明专利]一种基于单一组分吸收光谱的多组分浓度的估计方法-CN202010096169.7有效
发明人：徐立军;曹章;杨亚如;黄昂;陆方皞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-02-17 - 公布日： 2021-09-28 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供一种基于单一组分吸收光谱的多组分浓度的估计方法。包括以下步骤：该方法以燃烧的数值仿真结果为基础，结合神经网络算法，获得一个从激光路径上单一组分的吸收谱信息到该路径上其余组分平均浓度的网络模型，从而根据燃烧过程单一组分的激光吸收光谱信息估计路径上其余待测组分的平均浓度。本发明的效果是在吸收信息有限的情况下，利用单一组分的少量吸收谱信息实现对其余组分浓度的估计，减少了激光吸收光谱技术中多组分浓度同时测量时需要的吸收谱线数目，减少了测量时的数据量和计算量，从而可以根据易测组分的吸收信息估计燃烧场中其余组分的浓度，避免了有些组分由于吸收谱信息获取困难导致的信息缺失问题，具有广阔的应用前景。
一种基于单一组分吸收光谱浓度估计方法

[发明专利]一种适用于运动状态下的电阻抗成像电极与系统-CN201910057540.6有效
发明人：孙江涛;徐立军;陆方皞;田文斌;高硕;梁小凤 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2019-01-22 - 公布日： 2021-07-02 - 主分类号： A61B5/0536 文献下载
摘要：本发明公开一种适用于运动状态下的电阻抗成像电极与系统，包括测试电极模块、信号选通器、测试信号发生器、控制器、测试信号采集器，以及信息处理器；其中测试电极模块通过测试数据线连接信号选通器，信号选通器通过激励总线连接测试信号发生器，通过控制总线连接控制器，通过采集总线连接测试信号采集器，柔性纤维压阻材料阻值能够随着压力、扭曲程度变化而改变，通过监测其电阻值的变化，可以监测由其制备的电极的位置等状态的变化情况，易于制备、导电性较好、适应压力，扭曲变化的灵敏度较高。本发明同时设计了一套时序测量流程，用于在EIT系统中同时实现EIT技术所需要的待测场域阻抗信息的采集与补充的电极扭曲状态信息的采集。
一种适用于运动状态阻抗成像电极系统

[发明专利]一种基于压阻式电极的电阻抗成像系统-CN201910058114.4有效
发明人：孙江涛;徐立军;陆方皞;高硕;田文斌;梁小凤 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2019-01-22 - 公布日： 2021-07-02 - 主分类号： A61B5/0536 文献下载
摘要：本发明涉及一种电阻抗成像系统的设计方案，包括测试电极模块、信号选通器、测试信号发生与采集器与信息处理器的测试电极模块包括支撑带、滑轨和电极，其中支撑带为一种弹力带，滑轨连接在支撑带上，的电极可在滑轨内移动，滑轨根据支撑带所要包围的待测场域的边界形状、大小，将电极沿待测场域均匀分布，其中电极采用压阻材料制备，易于制备、导电性较好、适应压力的灵敏度较高。本发明同时设计了一套时序测试流程和基于加权算法的电极接触状态信息的融合EIT成像算法，用于实现EIT技术所需要的待测场域阻抗信息的采集与电极压力状态的采集，同时将测试到的压阻材料的接触信息与EIT的场域信息进行融合，提高了接触状态发生变化情况下的成像质量。
一种基于压阻式电极阻抗成像系统

[发明专利]基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器与信号采集方法-CN201910450458.X有效
发明人：孙江涛;徐立军;陆方皞;田文斌;索鹏 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2019-05-28 - 公布日： 2020-07-03 - 主分类号： G01L1/18 文献下载
摘要：本发明提出一种基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器与信号采集方法，属于传感器设计与测试领域。本发明传感器的激励层采用涂有非极性聚合物的高导电织物制备，探测层采用涂有弱极性聚合物的低导电织物制备，探测层的边缘布置电极阵列，在测量时，选择两个电极，一个作为接地点，另外一个作为测量点。本发明通过选通不同两两电极进行测量，基于电阻抗层析成像，计算所施加的压力的大小和位置测量。本发明可实现机器人触觉皮肤特性及触觉形态的高精度分布式传感，所实现的传感器结构简单、可靠性高、低功耗、柔韧性好且价格低廉的优势，并且提高了压力大小和位置测量的简易度和准确度。
基于阻抗层析成像触觉压力传感器信号采集方法

[发明专利]一种基于双光梳光谱的温度场和浓度场测量系统和方法-CN202010045166.0在审
发明人：徐立军;张宏宇;曹章;蔡兆雨;陆方皞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-01-16 - 公布日： 2020-04-28 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提出一种基于双光梳光谱的温度场和浓度场测量系统和方法，系统包括同步模块、两个光学频率梳、2×1光纤耦合器、光学带通滤波器、1×8光开关、光电探测器、信号采集与处理模块、激光发射装置、探测器阵列；同步模块提供工作时钟；两个光学频率梳产生的飞秒脉冲经2×1光纤耦合器耦合，光学带通滤波器滤波，由1×8光开关切换连接到光电探测器和激光发射装置，光电探测器和探测器阵列上产生的双光梳干涉信号由信号采集与处理模块采集后提取吸收谱信息，计算不同谱线的积分吸收率，结合迭代重建算法获得局部积分吸收率，计算得到温度分布和浓度分布。本发明利用光频梳的精密光谱分辨能力实现温度场和浓度场的测量，具有广阔的应用前景。
一种基于双光梳光谱温度场浓度测量系统方法

[发明专利]一种用于解调含有高斯有色噪声信号的递推解调器-CN201710699191.9有效
发明人：徐立军;曹章;陆方皞;孙世杰;黄昂 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2017-08-16 - 公布日： 2019-10-01 - 主分类号： G01R23/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种用于解调含有高斯有色噪声信号的递推解调器的设计，其包括采样模块、误差估计模块、相关性计算模块以及差分解调模块。先设置采样频率，对待测信号采样；然后使用误差估计模块对信号进行递推估算，计算估计误差；再以此估计误差为输入，根据设置的有色噪声模型的阶次与H无穷控制算子，设计相关性计算模块，递推计算噪声的相关性矩阵；递推到k_m次后，根据相关性矩阵的计算结果设置差分解调模块的阶次参数，对采样信号进行解调计算，判断解调结果是否符合精度要求，达到要求后输出解调结果。本发明的特点是整个解调过程以递推迭代形式实现，可根据解调的精度要求灵活选取递推次数，便于硬件实现。可用于电学层析成像的信号解调。
一种用于解调含有有色噪声信号解调器

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